Серные батареи в 4 раза превосходят литий-ионные по энергоемкости

Литий-серная батарея новой, полностью твердотельной конструкции была построена и испытана в Окриджской национальной лаборатории (ORNL) Министерства энергетики США.

Испытания показали, что по плотности энергии она примерно вчетверо превосходит широко распространенные литий-ионные источники питания. Использование серы устраняет угрозу возгорания, свойственную батареям с другим химическим составом. Кроме того, сера является отходом перегонки нефти и доступна практически даром.

«Наш подход в корне отличается от концепции батареи с двумя электродами, соединенными через жидкий электролит, которая используется на протяжении последних 150 или 200 лет», — отмечает Ченьду Лянь (Chengdu Liang), ведущий автор статьи, опубликованной в Angewandte Chemie International Edition.

Специалисты ORNL первыми синтезировали новый класс обогащенных серой материалов, которые проводят ионы столь же хорошо, как и литий-металлические оксиды, обычно используемые в катодах батарей.

Затем они скомбинировали этот катод из нового материала с литиевым анодом и твердым электролитом. Отход от применения жидких электролитов решает проблему растворения полисульфида лития, приводившего к преждевременному разрушению ранних прототипов литий-серных батарей.

Благодаря новому ионопроводящему материалу катода, батареи ORNL смогли сохранять емкость 1200 мА·ч на грамм после 300 циклов зарядки-разрядки при температуре 60 °С. Средняя емкость обычных литий-ионных устройств составляет 140-170 мА·ч/г. Из-за того, что выходное напряжение литий-серных батарей примерно вдвое меньше, чем литий-ионных, это восьмикратное преимущество транслируется в 4-кратный выигрыш по гравиметрической плотности энергии.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365